JPH09309321A - 積層型熱交換器 - Google Patents

積層型熱交換器

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JPH09309321A
JPH09309321A JP8151673A JP15167396A JPH09309321A JP H09309321 A JPH09309321 A JP H09309321A JP 8151673 A JP8151673 A JP 8151673A JP 15167396 A JP15167396 A JP 15167396A JP H09309321 A JPH09309321 A JP H09309321A
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JP
Japan
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path
tank
heat exchange
exchange medium
pass
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Pending
Application number
JP8151673A
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English (en)
Inventor
Kunihiko Nishishita
邦彦 西下
Muneo Sakurada
宗夫 桜田
Seiji Inoue
誠二 井上
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Bosch Corp
Original Assignee
Zexel Corp
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Publication date
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Publication of JPH09309321A publication Critical patent/JPH09309321A/ja
Priority to US09/207,671 priority patent/US6032729A/en
Priority to US09/207,638 priority patent/US5931225A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/027—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes
    • F28F9/0273—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes with multiple holes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0308—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
    • F28D1/0325—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D1/0333—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members
    • F28D1/0341—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members with U-flow or serpentine-flow inside the conduits

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チューブエレメントの片側に一対のタンク部
が形成され、熱交換媒体の出入口部が積層方向の一端部
に設けられる形式の積層型熱交換器において、熱交換媒
体をできるだけ偏らないように流して熱交換効率の向上
を図る。 【解決手段】 積層方向の一端部に熱交換媒体の入口部
及び出口部を備え、入口部が最上流段目のパスに積層方
向に延びる連通パイプ２０を介して連通され、出口部が
最下流段目のパスに積層方向の一端部において連通され
ている。連通パイプ２０を奇数段目のパスにさらに連通
し、この奇数段目のパスと連通パイプ２０との連通部位
を１つ手前の偶数段目のパスからの移行部分近傍に設け
る。仕切部の下流側近傍のチューブエレメントにも熱交
換媒体が十分流れ、温度分布のばらつきを抑えることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両用空調装置
の冷却サイクル等に利用され、チューブエレメントとフ
ィンとを交互に複数段に積層した積層型熱交換器、特
に、チューブエレメントの片側に一対のタンク部が形成
され、熱交換媒体の出入口部が積層方向の一端部に設け
られる形式の積層型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱交換器の小型化、熱交換効率の向上を
図る要請から、出願人は、図１に示す外形形状を有する
熱交換器を開発し、これについて種々の研究を重ねてい
る。この積層型熱交換器は、チューブエレメントをフィ
ンを介して多数段に積層してコア本体を形成し、各チュ
ーブエレメントの片側に設けられた一対のタンク部を折
り返し通路部によって連通し、隣り合うチューブエレメ
ントのタンク部を適宜連通して図１５に示されるように
コア本体に連続した複数パスの熱交換媒体流路を形成す
るようにしたもので、積層方向の一端部に熱交換媒体の
入口部４と出口部５とを設け、現行のタイプのものにあ
っては、入口部４を最上流段目のパスに対して連通パイ
プ２０をもって連通させると共に、出口部５を最下流段
のパスに直接連通させるようにしたものである。
【０００３】上述した熱交換器にあっては、熱交換媒体
が入口部４から流入すると、この熱交換媒体は連通パイ
プ２０を介して最上流段のパスに入り、複数パスした後
に最下流段のパスに至り、この最下流段のパスと連通す
る出口部５から流出することとなる。ここで、熱交換媒
体がタンク側から反タンク側へ、又は反タンク側からタ
ンク側へ移動する一方向の流束を１パスと捉え、熱交換
媒体が入口部から出口部に至る過程で折り返し通路部を
２回通過する熱交換器であれば４パスの熱交換器、３回
通過する熱交換器であれば６パスの熱交換器等と呼ばれ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た４パスの積層型熱交換器は、コア本体の一端部より冷
媒が流出する構成となっているので、図１６（ａ）で示
されるように、第２パスから第３パスへ移行する際に出
口側（積層方向の一端部側）に近いチューブエレメント
に冷媒が偏る。つまり、第３パスから第４パスにかけて
は、第１パスと第４パスを隔てる仕切部αに近い側で冷
媒が流れにくくなっており、この点は、この部分におい
て通過空気温度が他の部分に比べて高くなるという図５
又は図１０の破線で示す実測データによっても裏付けら
れている。尚、図５又は図１０においてチューブナンバ
ー（ＴＵＢＵ Ｎｏ．）とは、出入口部を有する一端部
から数えたチューブエレメント数である。また、通過空
気温度（ＡＩＲ ＴＥＭＰ．）とは、チューブエレメン
ト間を通過してフィンと熱交換した空気温度を指し、コ
ア本体の下流側端面から１〜２ｃｍ離れた位置で測定し
た温度である。
【０００５】また、６パスの熱交換器においても、図１
６（ｂ）に示されるように、熱交換媒体が仕切部αから
離れて出口側寄りに偏って流れ、その結果、仕切部αの
出口側近傍のチューブ温度乃至は通過空気温度が他の部
分に比べて異なってしまうことが推定される。
【０００６】そこで、この発明においては、どのチュー
ブエレメントにも熱交換媒体が略均一に流れるよう熱交
換媒体をできるだけ偏らずに流し、熱交換効率の向上を
図ることができる積層型熱交換器を提供することを課題
としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願発明者は、仕切部分
近傍のチューブエレメントにも熱交換媒体を十分流して
コア本体の温度分布を略均一にするためには、熱交換媒
体の主流の流れとは別に奇数パスにも熱交換媒体を積極
的に供給すれば流れを改善することができることを見い
だし、この知見に基づいて熱交換器の構造について鋭意
研究を重ねた結果、本願発明を完成するに至った。
【０００８】即ち、本願発明にかかる積層型熱交換器
は、片側に設けられた一対のタンク部とこの一対のタン
ク部を連通する折り返し通路部とを備えたチューブエレ
メントをフィンを介して複数段に積層し、隣り合うチュ
ーブエレメントのタンク部を適宜連通して熱交換媒体の
同一方向の流束を１パスとする連続した偶数パスの熱交
換媒体流路を形成し、積層方向の一端部に熱交換媒体の
入口部及び出口部を備え、前記入口部を前記熱交換媒体
流路の最上流段目のパスに連通路を介して連通し、前記
出口部を前記熱交換媒体流路の最下流段目のパスに前記
積層方向の一端部において連通し、さらに前記連通路を
奇数段目のパスに連通し、この奇数段目のパスと前記連
通路との連通部位を１つ手前の偶数段目のパスからの移
行部分近傍に設けたことを特徴としている（請求項
１）。
【０００９】ここで偶数パスから成る熱交換媒体流路を
備えた積層型熱交換器とは、４パス乃至は６パスの熱交
換器を想定すればよいが、場合によっては、２パスや８
パス以上の熱交換器にも対応できることは言うまでもな
い。また、連通路が連通する奇数段目のパスとは、例え
ば、４パスの熱交換器にあっては第３段目のパスを指
し、６パスの熱交換器にあっては、第３段目のパスと第
５段目のパスのいずれか、又は、両方を指す。
【００１０】したがって、このような構成にあっては、
入口部から流入された熱交換媒体は、連通路を介して熱
交換媒体流路の第１段目のパスに流入し、複数パスした
後に熱交換媒体流路の最終段目のパスに至り、この最終
段目のパスから出口部を介して流出される。このような
流れと同時に、連通パイプ内の熱交換媒体は、奇数段目
のパスにも直接入り、以後、下流側のパスを流れて最終
段目のパスに至り、この最終段目のパスから出口部を介
して流出される。
【００１１】偶数段目のパスから奇数段目のパスへ移行
する熱交換媒体は、出口部と最下流段目のパスとが積層
方向の一端部において連通していることに加え、偶数段
目のパスから送られる勢いと相まって前述した如く仕切
部から離れた部分に偏って流れようとする。しかし、奇
数段目のパスには連通路が連通し、しかもこの連通部分
が１つ手前の偶数段目のパスからの移行部分近傍に設け
られているので、とかく冷媒流量が少なくなりがちなチ
ューブエレメント（奇数段目のパスを構成するチューブ
エレメントのうち１つ手前のパスからの移行部分近傍の
チューブエレメント）にも、他のチューブエレメントと
同様に熱交換媒体が十分流れ、これにより、図５の実線
で示されるように、温度分布に大きな偏りがなくなり、
そのため、上記課題を達成することができる。
【００１２】また、コア本体の温度分布の均一化を図る
ために、片側に設けられた一対のタンク部とこの一対の
タンク部を連通する折り返し通路部とを備えたチューブ
エレメントをフィンを介して複数段に積層し、隣り合う
チューブエレメントのタンク部を適宜連通して熱交換媒
体の同一方向の流束を１パスとする連続した偶数パスの
熱交換媒体流路を形成し、積層方向の一端部に熱交換媒
体の入口部及び出口部を備え、前記入口部を前記熱交換
媒体流路の最上流段目のパスに連通路を介して連通し、
前記出口部を前記熱交換媒体流路の最下流段目のパスに
前記積層方向の一端部において連通し、さらに前記入口
部を前記最下流段目のパスの１つ手前のパスに前記積層
方向の一端部で連通して熱交換器を構成するようにして
もよい（請求項２）。
【００１３】このような構成にあっては、入口部から流
入された熱交換媒体は、連通パイプを介して熱交換媒体
流路の最上流段目のパスに流入し、複数パスした後に熱
交換媒体流路の最下流段目のパスに至り、この最下流段
目のパスから出口部を介して流出される。これと同時
に、入口部の熱交換媒体は、最下流段目のパスの１つ手
前のパスに積層方向の一端部から流入され、以後、下流
側のパスを流れて最下流段目のパスに至り、この最下流
段目のパスから出口部を介して流出される。
【００１４】このため、最下流段目のパスの１つ手前の
パスには、１つ手前の偶数番目のパスから送られる熱交
換媒体と、入口部から直接流入される熱交換媒体とが互
いに衝突し、このパスを構成するチューブエレメントに
略均等に分配され、これにより、４パスの熱交換器にあ
っては、図１０の実線で示されるように、温度分布に大
きな偏りがなくなる。
【００１５】ところで、６パス以上の熱交換器のように
パス数が多い場合や、２パスの熱交換器のように１パス
当たりのチューブエレメント数が多い場合には、最下流
段目のパスの１つ手前のパスに入口部を連通させた場合
でも、依然として熱交換媒体の偏りを生じることが懸念
される。しかしながら、このような場合には、連通路を
奇数段目のパスに連通し、この奇数段目のパスと前記連
通路との連通部位を１つ手前の偶数段目のパスからの移
行部分近傍に配置する前述した構成を併用することで対
応することができる（請求項３）。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。図１及び図２において、積層型熱交
換器１は、フィン２とチューブエレメント３とを交互に
複数積層してコア本体を形成し、チューブエレメント３
の積層方向の一端に熱交換媒体の入口部４及び出口部５
が設けられている例えば４パス方式のエバポレータであ
り、チューブエレメント３は、積層方向両端のチューブ
エレメント３ａ，３ｂ、後述する拡大タンク部を有する
チューブエレメント３ｃ，３ｄ、及びほぼ中央のチュー
ブエレメント３ｅを除いて図３に示す成形プレート６ａ
を２枚接合して構成されている。
【００１７】この成形プレート６ａは、アルミニウム製
のプレートをプレス加工して形成されているもので、一
端部に椀状の２つのタンク形成用膨出部７，７が形成さ
れていると共に、これに続いて通路形成用膨出部８が形
成されており、タンク形成用膨出部間には後述する連通
パイプを取り付けるための凹部９が形成され、また、通
路形成用膨出部８には２つのタンク形成用膨出部７，７
の間から成形プレート６ａの自由端近傍まで延びる突条
１０が形成されている。尚、１１は、熱交換効率を高め
るために成形プレートに形成された円状のビードであ
り、各々のビード１１は、２枚の成形プレートが接合さ
れると、対向する部位に形成されたビードと接合するよ
うになっている。
【００１８】タンク形成用膨出部７は通路形成用膨出部
８より大きく膨出形成され、また、突条１０は成形プレ
ート周縁の接合代と同一面上になるよう形成されてお
り、２つの成形プレート６ａがその周縁で接合されると
互いの突条１０も接合され、対向するタンク形成用膨出
部７によって一対のタンク部１２、１２が形成されると
共に、対向する通路形成用膨出部８によって、タンク部
間を結ぶ折り返し通路部１３が形成されるようになって
いる。
【００１９】積層方向両端のチューブエレメント３ａ，
３ｂは、図２の成形プレート６ａに平板状のプレート１
５を外側に接合して構成されている。また、チューブエ
レメント３ｃ、３ｄには、前記チューブエレメント３と
同じ大きさのタンク部１２と、前記凹部を埋めるように
拡大されたタンク部１２ａ、１２ｂとが形成されてい
る。このうち、チューブエレメント３ｃは、図４
（ａ），（ｂ）で示す成形プレート６ｂ，６ｃを組み合
わせて構成され、各成形プレート６ｂ，６ｃは、一方の
タンク形成用膨出部７ａ，７ｂが他方のタンク形成用膨
出部７に近づくように拡大形成され、成形プレート６ｂ
の拡大形成されたタンク形成用膨出部７ａには、後述す
る連通パイプ２０を挿入接合する通孔１４が形成されて
いる。これに対して、チューブエレメント３ｄは、例え
ば前記図４（ａ）の成形プレート６ｂとこれと対称形状
をなす成形プレートとを組み合わせて構成され、連通パ
イプ２０が通孔１４を挿通して接合されるようになって
いる。
【００２０】成形プレート６ｂ，６ｃの他の構成、即
ち、タンク形成用膨出部に続いて通路形成用膨出部８が
形成されている点、タンク形成用膨出部８の間から成形
プレートの自由端近傍にかけて突条１０が形成されてい
る点等については図３に示す成形プレート６ａと同様で
あるので説明を省略する。
【００２１】そして、熱交換器１は、図１及び図２に示
すように、隣合うチューブエレメントがタンク部で突き
合わされて、積層方向（通風方向に対して直角）に延び
る第１及び第２の２つのタンク群１６、１７を形成して
おり、拡大されたタンク部１２ａを含む一方のタンク群
１６は、積層方向のほぼ中央に位置する成形プレート６
ｅを除いてタンク形成用膨出部７に形成された通孔１８
を介して各タンク部が連通され、他方のタンク群１７
は，仕切られることなく通孔１８を介して全タンク部が
連通されている。
【００２２】ここで、チューブエレメント３ｅは、図３
に示される成形プレート６ａと、同じ外形をなして片側
のタンク形成用膨出部に通孔が形成されていない成形プ
レート６ｅとを組み合わせて構成されており、この非連
通部分をもって一方のタンク群１６を仕切る仕切部１９
が形成されている。この仕切部１９は、タンク形成用膨
出部を閉塞する代わりに、チューブエレメント３ｅとこ
れに隣接するチューブエレメントとの間に薄板を挟んで
通孔を閉塞する構成としてもよい。
【００２３】したがって、仕切部１９によって第１のタ
ンク群１６は、拡大タンク部１２ａを含む第１タンクブ
ロック２１と、出口部５と連通する第２タンクブロック
２２とに区画され、仕切られていない第２のタンク群１
７は第３タンクブロック２３を構成している。尚、この
実施の形態においては、図中右端（入口部４及び出口部
５が設けられた端部）から数えて１１段目にチューブエ
レメント３ｄが、１４段目にチューブエレメント３ｅ
が、２２段目にチューブエレメント３ｃがそれぞれ配置
されている。
【００２４】ところで、積層方向の一端部に設けられる
入口部４及び出口部５は、出入口通路形成用プレート２
４をチューブエレメント３ａの平板状プレート１５に接
合して構成され、これらプレート間に平板状プレート１
５の長手方向中程からタンク部側にかけて入口通路２５
と出口通路２６とを形成して構成されている。
【００２５】この入口通路２５と出口通路２６の上部に
は、膨張弁を固定する継手２７を介して流入口２８と流
出口２９とがそれぞれ設けられ、入口通路２５と拡大タ
ンク部１２ａとは、前記凹部９に固定された連通パイプ
２０によって構成される連通路をもって連通されてお
り、第２タンクブロック２２と出口通路２６とは、プレ
ート１５に形成された孔を介して連通されている。
【００２６】また、凹部９に取り付けられる連通パイプ
２０は、チューブエレメント３ｄを構成する各成形プレ
ートの通孔１４を挿通して取り付けられ、通孔１４との
間に隙間が形成されることなくろう付けされており、タ
ンク部１２ｂに挿入された部分で周壁孔が形成されてタ
ンク部１２ｂ内に冷媒が流出されるようになっている。
【００２７】上記構成において、入口部４から流入され
た冷媒は、連通パイプ２０を通って拡大タンク部１２ａ
に入り、第１タンクブロック２１の全体に分散され、こ
の第１タンクブロック２１に対応するチューブエレメン
トの折り返し通路部１３を突条１０に沿って上昇する
（第１パス）。そして、突条１０の上方をＵターンして
下降し（第２パス）、反対側のタンク群（第３タンクブ
ロック２３）に至る。その後、第３タンクブロック２３
を構成する残りのチューブエレメントに平行移動し、そ
のチューブエレメントの折り返し通路部１３を突条１０
に沿って再び上昇する（第３パス）。そして、突条１０
の上方をＵターンして下降し（第４パス）、第２タンク
ブロック２２を構成するタンク部に導かれ、しかる後に
出口部５から流出する。
【００２８】この主流の流れに対して、連通パイプ２０
内に導かれた冷媒は、側壁孔を介してチューブエレメン
ト３ｄの拡大されたタンク部１２ｂから第３タンクブロ
ック２３に入り、第２パスから送られる主流の流れと合
流しつつ第３パスを構成するチューブエレメントの折り
返し通路部１３を流れ、しかる後に出口部５から流出す
る。
【００２９】この際、出口部５がコア本体の積層方向端
部を介して第２タンクブロック２２に接続されているこ
とから、第２パスから第３パスに移行する冷媒は、前述
した如く出口部に近いチューブエレメントに偏ってしま
うことが心配されるが、第３パスには、第２パスからの
移行部分近傍に連通パイプ２０が連通しているので、第
３及び第４パスを構成するチューブエレメントのうち、
仕切部１９近傍のチューブエレメントにも冷媒が十分流
れるようになる。このような流れは、図５の実線で示さ
れるように、仕切部１９の出口側近傍（特にＴＵＢＵ
Ｎｏ．７〜１３び間）を通過する空気の温度が従前の熱
交換器に比べて低くなり、全体的に均された温度分布と
なっていることからも裏付けられる。
【００３０】上述した技術的思想を６パスの熱交換器に
用いた構成が図６及び図７に示されている。図６におい
ては、チューブエレメントが２６段積層されている例が
示され、入口部４及び出口部５が設けられている端部か
ら数えて第９段目と第１７段目に通孔を有しないチュー
ブエレメント３ｅが配置され、第９段目のチューブエレ
メント３ｅによって第１のタンク群１６を区画する仕切
部３０が構成され、第１７段目のチューブエレメント３
ｅによって第２のタンク群１７を区画する仕切部３１が
構成されている。また、１５段目に前記チューブエレメ
ント３ｄが、２３段目にチューブエレメント３ｃがそれ
ぞれ配置されており、チューブエレメント３ｃにあって
は第２のタンク群１７側のタンク部１２ａが拡大され、
チューブエレメント３ｄにあっては第１のタンク群１６
側のタンク部１２ｂが拡大されている。そして、この構
成に対応して連通パイプ２０の周壁孔の位置もチューブ
エレメント３ｄの位置に合わせて形成されている。
【００３１】したがって、第１のタンク群１６は、仕切
部３０によって拡大タンク部１２ｂを含む第１タンクブ
ロック３２と出口部５と連通する第２タンクブロック３
３とに分けられ、第２のタンク群１７は、仕切部３１に
よって拡大タンク部１２ａを含む第３タンクブロック３
４とそれ以外の第４タンクブロック３５とに分けられて
いる。
【００３２】このような構成において入口部４から流入
された冷媒は、連通パイプ２０を通って第３タンクブロ
ック３４全体に分散され、この第３タンクブロック３４
に対応するチューブエレメントの折り返し通路部１３を
通って反対側のタンク群（第１タンクブロック３２）に
至る（第１、第２パス）。その後、第１タンクブロック
３２を構成する残りのチューブエレメントに平行移動
し、そのチューブエレメントの折り返し通路部１３を通
って第４タンクブロック３５を構成するタンク部に導か
れ（第３、第４パス）、さらに第４タンクブロック３５
を構成する残りのチューブエレメントに平行移動し、折
り返し通路部１３を再び通って第２タンクブロック３３
を構成するタンク部に導かれ（第５、第６パス）、しか
る後に出口部５から流出する。また、この主流の流れと
同時に、連通パイプ２０に導かれた冷媒は、チューブエ
レメント３ｄの拡大されたタンク部１２ｂを介して第１
タンクブロック３２に流入し、第２パスから送られる主
流の流れと合流しつつ第３パス以下のパスを流れて出口
部５から流出する。
【００３３】このように、第３パスには、第２パスから
の移行部分近傍に連通パイプ２０が接続されているの
で、第３及び第４パスを構成するチューブエレメントの
うち、仕切部３１に近いチューブエレメントにも冷媒が
十分流れるようになり、少なくともコア本体の中央部分
での温度分布を従前の熱交換器よりも平滑にすることが
できる。
【００３４】ところで、上記６パスの熱交換器にあって
は、第３及び第４パスの冷媒の流れが改善されることは
明らかであるが、第５及び第６パスの流れにあっては、
冷媒が出口部寄りに偏ることが依然として懸念される。
これに対応するため、図７に示される熱交換器にあって
は、第５パスにも第４パスからの移行部分近傍に直接冷
媒を流入する構成となっている。即ち、図６で示される
熱交換器の第７段目に、拡大されたタンク部１２ｂを第
２のタンク群１７側とするチューブエレメント３ｄを配
置し、この第７段目のタンク部１２ｂを挿通する連通パ
イプ２０にこのタンク部内で開口する周壁孔を形成す
る。
【００３５】このような構成にあっては、図７（ｂ）に
示されるように、仕切部３１の下流側近傍のみならず仕
切部３０の下流側近傍のチューブエレメントにも冷媒が
十分流れ、全チューブエレメントに略均等に冷媒を分散
させることができ、熱交換器を通過する空気の温度をよ
り一層平滑にすることができる。
【００３６】図８及び図９において、この発明の他の実
施の形態が示され、以下異なる部分を主として説明し、
図面に現れる部分にあっては同一箇所に同一番号を付し
て説明を省略する。
【００３７】この積層型熱交換器は、図１及び図２と同
様の４パス式熱交換器であり、連通パイプ２０が入口部
４とチューブエレメント３ｃの拡大タンク部１２ａとを
連通するためだけに用いられ、入口部４を構成する入口
通路２５を出口通路２６から遠ざかる方向へ拡大して、
平プレート１５に形成された小孔３６を介して最下流段
目のパスの１つ手前のパス、即ち、第３段目のパスにも
連通する構成となっている。この小孔３６は、連通パイ
プ２０の径よりも小さく形成されており、大量の冷媒が
入口部４から第３パスへ流入しないようになっている。
【００３８】このような構成にあっては、入口部４から
流入された冷媒は、連通パイプ２０を通って拡大タンク
部１２ａに入り、第１タンクブロック２１全体に分散さ
れ、この第１タンクブロック２１に対応するチューブエ
レメントの折り返し通路部１３を突条１０に沿って上昇
する（第１パス）。そして、突条１０の上方をＵターン
して下降し（第２パス）、反対側のタンク群（第３タン
クブロック２３）に至る。その後、第３タンクブロック
２３を構成する残りのチューブエレメントに平行移動
し、そのチューブエレメントの折り返し通路部１３を突
条１０に沿って再び上昇する（第３パス）。そして、突
条１０の上方をＵターンして下降し（第４パス）、第２
タンクブロック２２を構成するタンク部に導かれ、しか
る後に出口部５から流出する。
【００３９】この主流の流れに対して、入口部４の冷媒
は、小孔３６を介して第３タンクブロック２３に入り、
第２パスから送られる主流の流れと合流して第３パスを
構成するチューブエレメントの折り返し通路部１３を突
条１０に沿って上昇する。そして、突条１０の上方をＵ
ターンして下降し（第４パス）、しかる後に出口部５か
ら流出する。
【００４０】したがって、第３タンクブロックの第３パ
スを構成するタンク群には、第２パスから送られる冷媒
と入口部４から流入される冷媒とが集中し、しかも、第
２パスから送られる冷媒は入口部４から流入する冷媒と
相反する向きでぶつかり合って出口寄りへ流る勢いを抑
えられ、第３及び第４パスを構成するチューブエレメン
トのうち、仕切部１９の出口側近傍のチューブエレメン
トにも冷媒が十分流れる。その結果、図１０の実線で示
されるように、仕切部１９の出口側近傍のチューブエレ
メント（特にＴＵＢＵ Ｎｏ．７〜１３）間を通過した
空気温度は、従前の熱交換器と比べて低くなり、全体的
に均された温度分布となる。
【００４１】図１１乃至図１４には、コア本体の端部に
前述と同様の小孔３６を形成する熱交換器の他の態様が
示され、図１１と図１２は６パスの熱交換器が、図１３
と図１４は２パスの熱交換器がそれぞれ示されている。
【００４２】図１１で示す熱交換器は、最下流段目のパ
スの１つ手前のパス、即ち、第５段目のパスに入口部４
が連通するようになっており、したがって、入口部４か
ら流入される冷媒は、連通パイプ２０を介して第１のタ
ンクブロック３２へ流入し、複数パスした後に出口部５
から流出されると共に、これとは別に小孔３６を介して
直接第５パスへ流入し、第４パスから流れ来る冷媒と衝
突しながら合流し、この第５パスを構成するチューブエ
レメントの全体に拡がって折り返し通路を通過する。こ
のため、第５及び第６パスを構成するチューブエレメン
トのうち、仕切部３０の下流側近傍のチューブエレメン
トにも冷媒が十分流れるようになり、温度分布を改善す
ることができる。
【００４３】上述の構成にあっては、少なくとも第５及
び第６パスの流れが改善されるものであり、その限りに
おいて温度分布の改善も図れるものであるが、第３及び
第４パスにあっては冷媒が下流側へ偏ることが依然とし
て懸念される。このため、図１２で示す熱交換器におい
ては、図６で示す熱交換器に対して入口部４と第５パス
とを小孔３６によって直接連通する構造となっている。
この構造により、第５及び第６パスのみならず、第３及
び第４パスに対しても冷媒が略均一に分散し、全体とし
て偏りのない温度分布にすることができる。
【００４４】また、図１３で示される２パスの熱交換器
は、２７段に積層され、入口部４が連通パイプ２０を介
して第２２段目のチューブエレメント３ｃの拡大された
タンク部に接続され、入口部４が小孔３６を介して最下
流段目のパスの１つ手前のパス、即ち、第１段目のパス
に連通されている。したがって、入口部４から流入され
る冷媒は、連通パイプ２０を通って第２のタンク群１７
に入ると共に、小孔３６を介して直接第２のタンク群に
流入し、互いにぶつかり合って合流し、各チューブエレ
メントの折り返し通路を通過して第１のタンク群１６か
ら出口部５へ流出される。このような構成にあっても、
小孔３６の大きさを適宜調節することにより、連通パイ
プ２０から第２のタンク群１７に流入する冷媒と小孔３
６から第２のタンク群に流入する冷媒との流れを調節で
き、全体に略等しく冷媒を分散させることで略均一な温
度分布を得ることができる。
【００４５】特に２パスの熱交換器にあっては１パス当
たりのチューブエレメント数が多くなるので、全チュー
ブエレメントに冷媒を均して分散させにくいことが予想
されるが、この場合には、図１４に示されるように、コ
ア本体の中央部分に拡大タンク部１２ｂを備えたチュー
ブエレメント３ｄを配置し、連通パイプ２０の途中から
第２のタンク群１７にも冷媒を流入する構成とすること
が有効である。
【００４６】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
コア本体の積層方向の一端部に熱交換媒体の出入口部を
備えた熱交換器において、奇数段目のパスのうち偶数段
目のパスからの移行部分近傍に積極的に熱交換媒体を流
入するようにしたので、仕切り部分の下流側近傍のチュ
ーブエレメントにも熱交換媒体を十分に流すことがで
き、もって熱交換媒体の偏流が抑えられ、熱交換器の温
度分布を良くして熱交換効率の向上を図ることができ
る。
【００４７】また、熱交換媒体が偏っていた従来の熱交
換器にあっては、所定箇所のチューブエレメントに熱交
換媒体が集中的に流れることから通路抵抗が大きくなっ
ていたが、本願発明によれば、各チューブエレメントに
ほぼ等しく熱交換媒体が流れるので、通路抵抗の低減を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかる積層型熱交換器を示す
もので、図１（ａ）は通風方向に対して直角となる端面
を示す図であり、図１（ｂ）は入口部と出口部とが設け
られた側面を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、図１にかかる４パスの積層型熱
交換器の底面図であり、図２（ｂ）は、図１にかかる積
層型熱交換器の熱交換媒体の流れを表す概念図である。
【図３】図３は、図１にかかる積層型熱交換器の最も多
用される標準形状の成形プレートを示す図である。
【図４】図４は、拡大タンク部を有するチューブエレメ
ントに用いられる成形プレートを示し、図４（ａ）は連
通パイプを挿入する通孔が形成されている拡大されたタ
ンク形成用膨出部を有する成形プレート、図４（ｂ）は
連通パイプを挿入する通孔が形成されていない拡大され
たタンク形成用膨出部を有する成形プレートを示す図で
ある。
【図５】図５は、図１にかかる積層型熱交換器を用いた
場合の吹き出し空気温度を示し、図５（ａ）は、積層型
熱交換器の上段を通過した空気の温度（チューブエレメ
ント間の上半分を通過した空気の代表温度）を示す特性
線図であり、図５（ｂ）は、積層型熱交換器の下段を通
過した空気の温度（チューブエレメント間の下半分を通
過した空気の代表温度）を示す特性線図である。
【図６】図６（ａ）は、６パスの積層型熱交換器の底面
図であり、第１及び第３パスに熱交換媒体を流入する場
合の構成を示し、図６（ｂ）は、この６パスの積層型熱
交換器の熱交換媒体の流れを表す概念図である。
【図７】図７（ａ）は、６パスの積層型熱交換器の底面
図であり、第１、第３、及び第５パスに熱交換媒体を流
入する場合の構成を示し、図７（ｂ）は、この６パスの
積層型熱交換器の熱交換媒体の流れを表す概念図であ
る。
【図８】図８は、本発明にかかる積層型熱交換器の他の
形態を示すもので、図８（ａ）は通風方向と直角になる
端面を示す図であり、図８（ｂ）は入口部と出口部とが
設けられた側面を示す図である。
【図９】図９（ａ）は、図８にかかる４パスの積層型熱
交換器の底面図であり、図９（ｂ）は、図８にかかる積
層型熱交換器の熱交換媒体の流れを表す概念図である。
【図１０】図１０は、図８にかかる積層型熱交換器を用
いた場合の吹き出し空気温度を示し、図１０（ａ）は、
積層型熱交換器の上段を通過した空気の温度（チューブ
エレメント間の上半分を通過した空気の代表温度）を示
す特性線図であり、図１０（ｂ）は、積層型熱交換器の
下段を通過した空気の温度（チューブエレメント間の下
半分を通過した空気の代表温度）を示す特性線図であ
る。
【図１１】図１１（ａ）は、入口部から第１パスに連通
パイプを介して熱交換媒体を流入すると共に、第５パス
に直接熱交換媒体を流入する６パス型積層型熱交換器の
底面図であり、図１１（ｂ）は、この６パスの積層型熱
交換器の熱交換媒体の流れを表す概念図である。
【図１２】図１２（ａ）は、入口部より第５パスに直接
熱交換媒体を流入すると共に第１及び第３パスに連通パ
イプを介して熱交換媒体を流入する６パス型積層型熱交
換器の底面図であり、図１２（ｂ）は、この６パス型積
層型熱交換器の熱交換媒体の流れを表す概念図である。
【図１３】図１３（ａ）は、入口部より第１パスに連通
パイプを介して熱交換媒体を流入すると共に、小孔を介
して熱交換媒体を直接流入する２パス型積層型熱交換器
の底面図であり、図１３（ｂ）は、この２パスの積層型
熱交換器の熱交換媒体の流れを表す概念図である。
【図１４】図１４（ａ）は、入口部より第１パスに直接
熱交換媒体を流入すると共に連通パイプの端部と中間部
とから第１パスに熱交換媒体を流入する２パス型積層型
熱交換器の底面図であり、図１４（ｂ）は、この２パス
型積層型熱交換器の熱交換媒体の流れを表す概念図であ
る。
【図１５】図１５は、従来の４パス型積層型熱交換器の
概略を示す斜視図である。
【図１６】図１６（ａ）は、図１５にかかる積層型熱交
換器の熱交換媒体の流れを説明する概念図であり、図１
６（ｂ）は、６パス型積層型熱交換器の熱交換媒体の流
れを説明する概念図である。
【符号の説明】
１ 積層型熱交換器 ３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ チューブエレメン
ト ４ 入口部 ５ 出口部 １２，１２ａ，１２ｂ タンク部 １３ 折り返し通路部 １５，１６ タンク群 １８ 通孔 １９，３０，３１ 仕切部 ２０ 連通パイプ ２１，３２ 第１タンクブロック ２２，３３ 第２タンクブロック ２３，３４ 第３タンクブロック ３５ 第４タンクブロック ３６ 小孔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 片側に設けられた一対のタンク部とこの
    一対のタンク部を連通する折り返し通路部とを備えたチ
    ューブエレメントをフィンを介して複数段に積層し、隣
    り合うチューブエレメントのタンク部を適宜連通して熱
    交換媒体の同一方向の流束を１パスとする連続した偶数
    パスの熱交換媒体流路を形成し、積層方向の一端部に熱
    交換媒体の入口部及び出口部を備え、前記入口部を前記
    熱交換媒体流路の最上流段目のパスに連通路を介して連
    通し、前記出口部を前記熱交換媒体流路の最下流段目の
    パスに前記積層方向の一端部において連通し、さらに前
    記連通路を奇数段目のパスに連通し、この奇数段目のパ
    スと前記連通路との連通部位を１つ手前の偶数段目のパ
    スからの移行部分近傍に設けたことを特徴とする積層型
    熱交換器。
  2. 【請求項２】 片側に設けられた一対のタンク部とこの
    一対のタンク部を連通する折り返し通路部とを備えたチ
    ューブエレメントをフィンを介して複数段に積層し、隣
    り合うチューブエレメントのタンク部を適宜連通して熱
    交換媒体の同一方向の流束を１パスとする連続した偶数
    パスの熱交換媒体流路を形成し、積層方向の一端部に熱
    交換媒体の入口部及び出口部を備え、前記入口部を前記
    熱交換媒体流路の最上流段目のパスに連通路を介して連
    通し、前記出口部を前記熱交換媒体流路の最下流段目の
    パスに前記積層方向の一端部において連通し、さらに前
    記入口部を前記最下流段目のパスの１つ手前のパスに前
    記積層方向の一端部で連通するようにしたことを特徴と
    する積層型熱交換器。
  3. 【請求項３】 前記連通路を奇数段目のパスに連通し、
    この奇数段目のパスと前記連通路との連通部位を１つ手
    前の偶数段目のパスからの移行部分近傍に配した請求項
    ２記載の積層型熱交換器。
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